JPS63161430A - 表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと呼ぶ）等のス
イッチング素子と画素電極とをマトリックス状に有する
アクティブマトリックスを用いて、液晶等を交流駆動し
て画像表示をおこなう表示装置の駆動方法に関するもの
である。

以下、上記の代表例として、液晶表示装置の駆動方法を
例に説明を行う。

従来の技術 第４図はＴＰＴによるアクティブマトリックスを用いた
液晶表示装置の要部の回路図である。破線ＡＢＣＤで囲
まれた部分に画素（破線１で囲まれた部分）を多数マト
リックス状に繰り返して有している。各画素にはＴＰＴ
２が作り込まれており、ＴＰＴのゲート電極は走査信号
配線３、ソース電極は画像信号配線４に接続されており
、ドレイン電極はコンデンサＣｓと画素電極５に接続さ
れている。液晶７は対向電極６と画素電極５の間に挟ま
れて駆動される。コンデンサＣｓは画像信号の保持用に
用いられており、共通配線８にも接続されている。９と
１０と１１は周辺回路である。

ここで以下の説明のため、動作時の各部位の信号を第５
図のごとく定義する。走査信号配線に印加された走査信
号をＶｇ、画像信号配線に印加された画像信号をＶＳ、
対向電極の電位をＶａ、共通配線の電位をＶＣｌそして
画素電極の電位をＶとする。

第４図のごとくの液晶表示装置では従来法の様な駆動方
法が用いられた。

第６図は第４図の液晶表示装置の従来の駆動時における
信号波形の一例である。各画像信号配線に印加された画
像信号Ｖ、ｓはその配線に接続された総ての画素への画
像信号の時系列として構成されており、そして画像信号
ＶｓにはＶｏを中心値としである期間ｔごとに極性が反
転するかたちで駆動信号Ｖｓｉｇが含まれている（以下
、ＶｓがＶｏに対して正の電位にある期間をＨの期間、
負の電位にある期間をＬの期間と呼び図面中では記号Ｈ
として表現する。期間ｔの長さは画像の信号方式等によ
り異なるが、ＮＴＳＣ方式のＴＶ信号の場合には１フイ
ールドや１フレームを単位とするのが通例であり、第６
図はインターレースを行わずに１フイールドごとにＶｓ
ｉｇの極性を反転している場合のものである）。そして
走査信号配線に順次走査パルスが印加されることにより
各画素への画像信号の伝達が行われる。第６図は表示画
面中央に於ける画素への信号の伝達を示しており、走査
信号Ｖｇとして走査パルスが印加されたときＴＰＴがＯ
Ｎ状態となり画素電極に画像信号Ｖｓが伝達される。こ
ののちＴＰＴがＯＦＦ状態となると画素電極電位Ｖはｄ
だけドロップし、次にＴＰＴがＯＮ状態となるまでコン
デンサＣｓにより信号の保持が行われる。対向電極の電
位Ｖａは電位のドロップｄ等の関係でｖＯよりおおよそ
ｄだけ低い値に設定される。液晶は画素電極と対向電極
に挟まれているため、第６図の斜線で示した画素電極電
位Ｖと対向電極電位Ｖａの電位差により交流駆動される
ことになる。なお、共通配線の電位ＶｃはＶａから一定
の電位差にたちたれている。また、ドロップした電位ｄ
については詳しい説明を省略するがスイッチング素子の
寄生容量成分に起因するものである。

発明が解決しようとする問題点 ＴＰＴがＯＦＦ状態の期間において画素電極電位Ｖは一
定電位を保持していることが理悲的である。しかしなが
ら実際には種々の経路での電流のリークが存在するため
ＴＰＴのＯＦＦ期間に画素電極電位Ｖの値が変動してし
まう。電流のリーク成分は画面全体に一様に生じる成分
と画面の場所により不均一性を有する成分とに分けて考
えることができる。いずれの成分も画質の劣化を招（が
、とりわけ画面の場所により不均一性を有する成分が太
き（なると画面の不拘−感が目だっため高品質の画像表
示を実現するうえで大きな障害となった。

第７図はこの現象を確認するために本発明の発明者が行
った実験に関する信号の波形図である。

液晶表示装置としては第４図と同様の構成のものを用い
、液晶への電圧無印加時に黒が表示されるように偏向板
を貼りつけた透過型のＴＮモードのものを用いた。画像
信号Ｖｓとして画面の全ての画素電極対して同じ値が伝
達されるように矩形波を印加した。これに対し走査パル
スを順次印加した。例えば第７図のＶｇｌは画面の上方
の走査信号配線、Ｖａ２は画面中位の走査信号配線、Ｖ
ａ３は画面の下方の走査信号配線に印加した走査信号を
示すものである。そして第８図はこの時の画面の各領域
での透過光量とＶｓｉｇの大きさとの関係を測定した結
果である（但し測定波長は限定して単色光に近い状態で
測定した）。ＴｌはＶｇｌ、Ｔ２はＶａ２、Ｔ３はＶａ
３を印加した場所での測定値である。この図で例えばＶ
ｓｉｇとして矢印の信号を画面全体に与えても画面内で
ｄＴだけ透過光量が変化してしまい画面の下はど暗（な
っているのが測定された。

本発明は上述のごとくの画面上下に渡る透過光量の不均
一性を緩和し、より質の高い画像表示を可能とすること
を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 画面の場所により不均一性を有する成分は画素電極と画
像信号配線間のリーク電流が主要因であると考えられる
。先にも述べたように画像信号ＶＳには時系列で各画素
電極への駆動信号Ｖｓｉｇが含まれており、ＴＦＴのＯ
ＦＦ期間においてＶｓｉｇの極性が反転するのに伴い画
素電極と画像信号配線間の電位差が大きくなるため、極
性の反転後はリーク電流が大きくなる（リーク電流の主
な経路はＴＰＴを介するものであると考えられる）。そ
れぞれの画素のＴＰＴがＯＦＦ状態となってからＶｓｉ
ｇの極性が反転するタイミングは画面の上下位置により
異なるため画面の明るさが上から下へと順次変化するこ
とになる。

第９図は、第８図の実験結果を説明するための図である
走査パルス印加のタイミングと画素電極電位の信号保持
能力の様子を示すものである。Ｖ■は第７図のＶｇｌの
タイミング、ｖ３はＶａ３のタイミングで走査された画
素電極の電位である。ＸはＶｓｉｇの極性が反転してか
ら次にＴＰＴがＯＮするまでの期間すなわちリーク電流
が大きくなる期間を示している。画面の下はどＸの長さ
は長くなり、信号の保持能力が落ちることになる。そし
て画素電極電位と対向電極電位で挟まれた斜線で示した
部分の面積（この面積は液晶を駆動するパワーに関わる
部分と考えることができる〉が画面の下はど小さくなり
、このため透過光量に不均一性が生じる。従って第９図
の斜線で示した部分の面積を画面の上下でできるだけ等
しくなるように補正信号を加えてやることにより不均一
性を緩和することができる。

そこで前述の問題点を解決するために本発明が施す技術
的手段は、対向電極に交流信号を印加し、共通配線と対
向電極間の電位差を変調することにより、前述のリーク
電流成分を補償する成分を画素電極電位と対向電極電位
間に発生させることである。

原理的には、上記補償成分の発生は次の通りである。液
晶は対向電極と画素電極の間に挟まれているため、この
部分にコンデンサＣ１ｃをかたちずくる。この状態で対
向電極の電位ＶａがｄＶａだけ変化した場合、画面全体
で対向電極と画素電極間の電位差に変位成分 ｄ（Ｖａ−Ｖ）＝Ｃｓ−ｄＶａ／（Ｃｌ　ｃ十Ｃｓ）が
生じる（ただし近似計算である）。この変位成分は走査
パルスが印加された時点でキャンセルされるので、変位
成分を画面全体に同時に加えても画面の下はど長時間印
加され続けることになる。

そこでＶａに適当な交流成分を加えることによりリーク
電流成分を補償することが可能となる。

作用 本発明は上記手段により画面の上下方向に従来生じた透
過光量の不均一性を緩和する作用が生じ、より質の高い
画像表示を実現可能とする。

実施例 以下、本発明の実施例を図面をもとに説明する。第１図
は本発明の一実施例の信号波形図である。液晶表示装置
としては、第７図、第８図の実験で用いたものと同じも
のを用いた。アモルファスシリコンによるＴＰＴを有し
、モしてＣｓの容量は中間調でのＣ１ｃの容量の約３倍
のアクティブマトリックスを用い、液晶への電圧無印加
時に黒が表示されるように偏向板を貼りつけた透過型の
ＴＮモードのものである。走査信号配線は２４０本でノ
ンインターレースで表示を行った。本発明の手段として
Ｖａとして第１図のごと（の矩形波を印加した。Ｖａは
ＶｓのＨの期間とＬの期間の反転と同期して同位相で印
加されている。Ｖａの振幅はこの場合は０．１２ｖとし
た。また、これに伴いＶｓｉｇの基準となるＶｏも同様
に振幅０．１２ｖで変調した。この条件で第８図と同様
に画面全体に一定値のＶｓｉｇを印加して同様の測定を
行ったところ、透過光量とＶｓｉｇの大きさとの関係は
第２図のようになった。明らかに従来と比較して画面上
下における不均一性が改善された。例えば矢印で示した
信号をＶｓｉｇとして画面全体に与えても画面内で生じ
た透過光量の変化ｄＴは第８図に比べて大変小さなもの
となった。

第３図は上記の実験結果の説明図である。第９図と同様
上方の画素電極と下方の画素電極の電位に関するもので
あり、Ｖａに第１図の矩形波を印加したため先述の理由
により対向電極と画素電極間の電位差に変位成分が生じ
ている。そのため斜線で示した部分の面積が画面の上下
で大きく変化しな（なりリーク電流によりロスした成分
を補償することができる。

なお上記の実験では数値化のためにＶｓに一定値のＶｓ
ｉｇを与えたが、様々な信号を含む実際のＴＶ両画像関
しても同様に効果が認められた。

これは第２図にも示したように透過光量が変化しだすま
でにｙ程度の電圧が必要なためで、Ｈの期間とＬの期間
の反転の際に最低必ず−ｙの２倍程度の電圧変化があり
この分を補償するだけでもかなりの効果が生じるためと
考えられる。

また、上記実施例ではＶａとして矩形波を印加したが、
第１図のＶａと同位相の三角波や三角関数波を印加して
も効果の差は有るものの同様の現象が確認された。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば画像表示における画
面上下の透過光量の不均一性が改善され、質の高い画像
表示が実現される。またこのことは液晶表示装置を構成
するアクティブマトリックスの設計時に於ける余裕度を
与え（たとえばリーク電流を減少させるためにＴＰＴの
大きさに課していた制限値などの設計時における制限事
項を弱（することができる）、システム全体の設計に柔
軟性が生じ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶表示装置の駆動における本発明の一実施例
の信号波形図、第２図はこの時の透過光量特性を示す図
、第３図は本発明の原理説明図、第４図と第５図は液晶
表示装置の構成を示す要部の回路図、第６図と第７図は
液晶表示装置における従来の信号波形図、第８図は従来
の透過光量特性を示す図、第９図は第８図の透過光量特
性の不均一性の説明図である。 １・・・画素、２・・・ＴＦＴ、３嗜・・走査信号配線
、４・・・画像信号配線、５・・・画素電極、６・・・
対向電極、７・・・液晶、８・・・共通配線、Ｃｓ・・
・コンデンサ、Ｖｓ・・・画像信号、Ｖｇ・・・走査信
号、Ｖｃ・・・共通配線電位、Ｖａ・・・対向電極電位
、Ｖｓｉｇ・・・駆動信号、Ｔｌ、Ｔ２．Ｔ３・・・透
過光量特性。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 Ｉ　　　ＨＩ　　　Ｌ　　Ｉ　　　ＨＩ　　　Ｌ　　　
１第２図 第３図 １”（：ＬＩ　　　Ｈ１Ｌ１ １　　　　　　　１　　　　　　　　ｌ　　　　　　　
　１ｏ　□−□−−□−□ 第４図 第５図 第６図 第７図 Ｉ　ＨＩ　Ｌ　Ｉ　ＨＩ　Ｌ　（ １１ｌ　　　ｌ　　　１ 第８図 １　ＶＳｉすＩ 第９図 １）”ＩＩ　　　ＬＩ　　　ＨＩ　　　Ｌｌｌ　　　１
　　１　　１１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンデンサを介して共通配線に接続された画素電
   極をマトリックス状に有し、かつ前記画素電極には画像
   信号配線に接続されたスイッチング素子が接続され、前
   記画素電極と対向電極の間に挟まれた表示材料を交流駆
   動する表示装置において、前記対向電極に交流信号を印
   加することにより前記対向電極と前記共通配線間の電位
   差を変化させることを特徴とする表示装置の駆動方法。
2. （２）画像信号配線に印加された駆動信号成分の極性が
   反転するのとほぼ同期して対向電極に印加された交流信
   号の極性が反転することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の表示装置の駆動方法。
3. （３）対向電極に印加される交流信号が矩形波であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の表示装置の
   駆動方法。
4. （４）スイッチング素子が薄膜トランジスタであること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の表示装置の駆
   動方法。